نجح فريق من المهندسين في الولايات المتحدة في تحقيق اختراق علمي قد يغير مستقبل الأجهزة الطبية القابلة للزرع، عبر تطوير شبكة رقيقة ومرنة تُعرف بـ حاصد الطاقة الشبكي الحيوي الهجين (Biohybrid Mesh Harvester)، والتي تندمج مع الخلايا البشرية لتوليد طاقة كهربائية ذاتية ومستمرة.

نهاية عصر البطاريات الضخمة

أوضح البروفيسور جون ياو، الباحث الرئيسي من جامعة ماساتشوستس أمهيرست، أن الاعتماد على البطاريات في الأجهزة الطبية مثل منظمات ضربات القلب ومحفزات الدماغ يواجه تحديات تقنية، أبرزها الحجم الكبير، ومحدودية العمر الافتراضي، وصعوبة التصغير دون التأثير على كفاءة الشحن.

وفي هذا السياق، أشار الباحث سيتشي وانغ إلى أن الابتكار الجديد يستلهم فكرته من طبيعة عمل جسم الإنسان، قائلاً: أجسادنا محطات طاقة تعمل على مدار الساعة؛ فكل خلية في الجسم تنتج طاقتها الخاصة، وهذا ما سعينا لمحاكاته من خلال توزيع مصادر الطاقة بدلاً من اعتماد نموذج مركزي.

آلية العمل: دمج البيولوجيا بالإلكترونيات

تعتمد التقنية الجديدة على مصفوفة من شرائط تيتانات زركونات الرصاص (PZT) فائقة الدقة، والتي تمتلك القدرة على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. ولضمان التوافق الحيوي، قام الفريق بـ:

• تثبيت الشرائط على منصة بوليمرية مرنة للغاية.
• زرع خلايا قلبية بشرية فوق المنصة، حيث نمت واندمجت معها بشكل طبيعي.
• تشكيل نسيج حيوي يعمل كـ بطارية تتنفس وتتحرك مع الجسم، دون الحاجة لاستبدال أو تدخل جراحي دوري.

نتائج واعدة للمستقبل

وفقاً للدراسة المنشورة في مجلة Science Advances، أثبتت التجارب المخبرية أن هذا النظام يولد كثافة طاقة تفوق بعشر مرات الأنظمة التقليدية. كما يتيح التصميم الرقيق إمكانية تكديس الأغشية في طبقات متعددة لزيادة القدرة الإنتاجية، مع الحفاظ على خصائص الجهاز كعنصر غير جراحي ومتوافق تماماً مع الأنسجة البشرية.

ويؤكد البروفيسور ياو أن هذا الابتكار يمثل خطوة محورية نحو تحويل التكنولوجيا القابلة للزرع من أجهزة غريبة عن الجسم إلى أجزاء متناغمة مع وظائفه الحيوية، مما يفتح آفاقاً جديدة لعلاج الأمراض المزمنة وتعزيز القدرات البشرية عبر تقنيات السايبورغ الآمنة.